有色金属材料简介

有色金属知识简介

第一章有色金属分类及其相关知识

1.1概述及背景

在工业生产中，通常把铁、锰、铬及其合金称为黑色金属，把其他金属及其合金称为有色金属。与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国民经济中占有十分重要的地位，例如，铝、镁、钛等具有相对密度小，比强度高的特点，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业；银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广泛应用于电器工业和仪表工业；铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必须的材料，等等

有色金属是国民经济发展的基础材料，航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都以有色金属材料为生产基础。随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进，有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要。它不仅是世界上重要的战略物资，重要的生产资料，而且也是人类生活中不可缺少的消费资料的重要材料。

1.2有色金属定义

定义：狭义上的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的总称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体，加入一种或几种其他元素而构成的合金。

1.3有色金属分类

（1）.有色纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属五类。

（2）.有色合金，按合金系统分：重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金属合金、稀有金属合金等；按合金用途则可分：变形（压力加工用合金）、铸造合金、轴承合金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉末等。

（3）.有色金属按化学成分分类：铝和铝合金材、铜和铜合金材、铅和铅合金材、镍和镍合金材、钛和钛合金材。按形状分类时，可分为：板、条、带、箔、管、棒、线、型等品种。

（4）.在有色金属中，还有各种各样的分类方法

1.按照比重来分，铝、镁、锂、钠、钾等的比重小于5，叫做“轻金属”（ 密度小（0.53～4.5g/cm3），化学性质活泼，如铝、镁等. ）

2.而铜、锌、镍、汞、锡、铅等的比重大于5，叫做“重金属”。（一般密度在4.5g/cm3以上，如铜、铅、锌等；）

3.象金、银、铂、锇、铱等比较贵，叫做“贵金属”，

4.镭、铀、钍、钋等具有放射性，叫做“放射性金属”，

5.还有像铌、钽、锆、镥、金、镭、铪、钨、钼、锗、锂、镧、铀等因为地壳中含量较少，或者比较分散，人们又称之为“稀有金属”。1.4 有色金属牌号命名

（1）命名原则有色金属及合金产品牌号的命名，规定以汉语拼音字母或者国际元素符号作为作为主题词代号，表示其所属大类，如用L或Al 表示铝，T或者Cu表示铜。主题词以后，用成分数字顺序结合产品类别来表示。即主题词之后的代号可以表示产品的状态、特征或者主要成分，如LF为防（F）锈的铝（L）合金；LD为锻（D）造用的铝（L）合金;LY为硬（Y）的铝（L）合金，这三种合金的主题词都是铝合金（L）。又如QSn为青（Q）铜中主要添加元素为锡（Sn）的一类；QAl9-4为青(Q)铜中还有铝（Al），成分中添加元素铝为9%其他元素添加为4%，这两种合金的主题词是青铜（Q），因此产品代号是由标准（GB340-78）规定的主题词汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法来表示。见表1及表2：

表1 常用有色金属和合金元素的名称及代号

表2 专用有色金属合金名称及其代号

1.5几种常见的有色金属及其合金

1.5.1铝及其合金

铝为银白色轻金属。有延展性。在潮湿的空气中能形成一层防止金属

腐蚀的氧化膜。铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧，并发出炫目的白色火焰，易溶于酸和碱溶液，不溶于水。相对密度2.70。熔点660℃。

沸点2327℃。

（1）比重小、比强度高,纯铝的比重只有2.72g/cm3，故其合金的比重（约2.5～2.88）也很小，采用各种强化手段后，铝合金可以达到与低合金高强钢相近的强度，因此比强度要比一般高强度钢高的多。

（2）有优良的物理、化学性能 铝的导电性好仅次于银、铜和金，在室温时的导电率约为铜的64％。铝资源丰富，成本较低。铝及铝合金有相当好的抗大气腐蚀能力，其磁化率极低，接近于非铁磁性材料。

（3）加工性能良好 铝及铝合金（退火状态）的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好。超高强铝合金成形后经热处理，可达到很高的强度。铸造铝合金的铸造性能极好。

由于上述优点，铝及铝合金在电气工程、航空及宇航工业、一般机械和轻工业中都有广泛的用途。

1.5.1.1纯铝

纯铝是一种银白色的金属，熔点(与其纯度有关，99.996％时)为660.24℃，具有面心立方晶格，无同素异构转变。纯铝中含有Fe、Si、Cu、Zn等杂质元素，使性能略微降低。纯铝材料按纯度可分为三类。

（1）高纯铝（LG） 纯度为99.93-99.99%，牌号有L01、L02、L03、L04等四种，编号越大，纯度越高。

（2）工业高纯铝 纯度为98.85-99.9%，牌号有L0、L00等，用于制作铝箔、包铝及冶炼铝合金的原料。

（3）工业纯铝 纯度为98.0-99.0%，牌号有L1、L2、L3、L4、L5、等五种，编号越大，纯度越低。工业纯铝可制作电线、电缆、器皿及配制合金。

1.5.1.2铝合金

铝中加入合金元素(Si、Cu、Mg、Zn、Mn等)后，就形成了铝合金,除了保留纯铝的低密度、良好的导电性和导热性等优点外，通过合金化和其他工艺方法，可获得较高的强度，并保持良好的加工性能。许多铝合金不仅可通过冷变形提高强度，而且可用热处理来大幅度地改善性能。因此铝合金可用于制造承受较大载荷的机器零件和构件。

一、铝合金分类

根据铝合金的成分、组织和工艺特点，可将其分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。

（1） 变形铝合金

定义：变形铝合金是将铝合金铸锭通过压力加工（轧制、挤压、模锻

等）制成半成品或模锻件，所以要求有良好的塑性变形能力。

命名：四位字符体系牌号命名方法

工业纯铝（大于99.00%） 1xxx

含Cu铝合金 2xxx

含Mn铝合金 3xxx

含Si铝合金 4xxx

含Mg铝合金 5xxx

含Mg+Si铝合金 6xxx

含Zn铝合金 7xxx

含其他元素铝合金 8xxx

备用系 9xxx

根据化学成分和性能的不同，变形铝合金可分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金四类。

类别牌号用途

防锈铝合

金LF5中载零件、铆钉、焊接油箱、油管等LF11同上

LF21管道、容器、铆钉及轻载零件及制品

硬铝合金LY1中等强度、工作温度不超过100℃的铆钉LY11

中等强度构件和零件、如骨架、螺旋桨

叶片铆钉

高强度的构件及150℃以下工作的零件，

LY12如骨架、梁、铆钉

锻铝合金LD5形状复杂和中等强度的锻件及模锻件LD7

高温工作的复杂锻件和结构件、内燃机

活塞

LD10高载荷锻件和模锻件

超硬铝合

金LC4

主要受力构件及高载荷零件，如飞机大

梁，加强框、起落架

LC6同上

二、铸造铝合金

根据化学成分的不同，铸造铝合金可分为Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg 系、Al-Zn系四大类，

Al-Si系： 代号为ZL1+两位数字顺序号

Al-Cu系： 代号为ZL2+两位数字顺序号

Al-Mg系： 代号为ZL3+两位数字顺序号

Al-Zn系： 代号为ZL4+两位数字顺序号

类别性能

Al- Si 这类合金铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性

和焊接性能。

Al-Cu 这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。

Al-Mg 这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性

能差,耐热性低。

Al-Zn 这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差

1.5.1.3 铝合金强化

铝合金的强化包括：固溶强化、时效强化、过剩相强化、细晶强化。固溶强化：

纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体，造成晶格畸变，阻碍了位错的运动，起到固溶强化的作用，可使其强度提高。

时效强化：

合金元素对铝的另一种强化作用是通过热处理实现的。但由于铝没有同素异构转变，所以其热处理相变与钢不同。铝合金经加热到某一温度淬火后，可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶体放置在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间的延长而增高，但塑性、韧性则降低，这个过程称为时效。在室温下进行的时效称为自然时效，在加热条件下进行的时效称为人工时效。

过剩相强化：

如果铝中加入合金元素的数量超过了极限溶解度，则在固溶处理加热时，就有一部分不能溶入固溶体的第二相出现，称为过剩相。在铝合金中，这些过剩相通常是硬而脆的金属间化合物。它们在合金中阻碍位错运动，使合金强化，这称为过剩相强化。在生产中常常采用这种方式来强化铸造铝合金和耐热铝合金。过剩相数量越多，分布越弥散，则强化效果越大。但过剩相太多，则会使强度和塑性都降低。过剩相成分结构越复杂，熔点越高，则高温热稳定性越好。

细晶强化：

铝合金中添加微量合金元素使铝合金固溶体基体和过剩相组织细化，以提高铝合金机械性能，这是细晶强化。

1.5.1.4 各种元素在铝合金中的作用

1.硅（Si）

硅是大多数压铸铝合金的主要元素。它能改善合金的铸造性能。硅与铝能组成固溶体。在577℃时，硅在铝中的溶解度为1.65％，室温时为0.2％、含硅量至11.7％时，硅与铝形成共晶体。提高合金的高温造型性，减少收缩率，无热裂倾向。二元铝基合金有高的耐蚀性。当合金中含硅量超过共晶成分，而铜、铁等杂质又多时，即出现游离硅的硬质点，使切削加工困难，高硅铝合金对铸件坩埚的熔蚀作用严重。

2.铜（Cu）

铜和铝组成固溶体，当温度在548℃时，铜在铝中的溶解度应为

5.65％，室温时降至0.1％左右，增加含铜量，能提高合金的流动性，抗拉强度和硬度，但降低了耐蚀性和塑性，热裂倾向增大。

3.镁（Mg）

在高硅铝合金中加入少量（约0.2～0.3％）的镁，可提高强度和屈服极限，提高了合金的切削加工性。

含镁8％的铝合金具有优良的耐蚀性，但其铸造性能差，在高温下的强度和塑性都低，冷却时收缩大，故易产生热裂和形成疏松。

4.锌（Zn）

锌在铝合金中能提高流动性，增加热脆性，降低耐蚀性，故应控制锌的含量在规定范围中。至于含锌量很高的ZL401铝合金却具有较好的铸造性能和机械性能，切削加工也比较好。

5.铁（Fe）

当铝合金中含铁量太高时，铁以FeAl3、Fe2Al7和Al－Si－Fe的片状或针状组织存在于合金中降低机械性能，这种组织还会使合金的流动性减低，热裂性增大，但由于铝合金对模具的粘附作用十分强烈，当铁含量在0.6％以下时尤为强烈。当超过0.6％后，粘模现象便大为减轻，故含铁量一般应控制在0.6～1％范围内对压铸是有好处的，但最高不能超过 1.5％。

6.锰（Mn）

锰在铝合金中能减少铁的有害影响，能使铝合金中由铁形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织，故一般铝合金允许有0.5％以下的锰存在。含锰量过高时，会引起偏析。

7.镍（Ni）

镍在铝合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性。镍与铁的作用一样，能减少合金对模具的熔蚀，同时又能中和铁的有害影响，提高合金的焊接性能。当镍含量在1～1.5％时，铸件经抛光能获得光洁的表面。由于镍的来源缺乏，应尽量少采用含镍的铝合金。

8.钛（Ti）

铝合金中加入微量的钛，能显著细化铝合金的晶粒组织，提高合金的机械性能，降低合金的热裂倾向。

1.5.2 铜及铜合金

（一）铜及铜合金性能特点

纯铜程紫色，故又称紫铜，具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。

纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中有良好

的耐腐蚀性。

铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又保持了纯铜特性。铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。

二、黄铜

以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。

黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜

按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜

1. 普通黄铜

铜于锌的二元合金称为普通黄铜，牌号命名为：H（黄）+表示铜平均百分含量的数字，如H68

2. 特殊黄铜

在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成的黄铜。牌号命名为：H（黄）+主加元素符号（Zn除外）+铜平均百分含量+主加元素平均百分含量，如HPb59-1。

特殊黄铜的强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。

三、青铜

除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。牌号为：Q+主加元素符号及其平均百分含量+其他元素平均百分含量。如：QSn4-3。常用的青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜。

1. 锡青铜

是以系为主加元素的铜合金，锡含量一般为3-14%。

锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小

锡青铜耐蚀性良好，在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸、氨水中的耐蚀性较差。

2. 铝青铜

以铝为主加元素的铜合金，铝含量为5-11%。

强度、硬度、耐磨性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性好，但焊接性差。

3. 铍青铜

以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.7-2.5%.

具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵。

四、白铜

以镍为主要合金元素的铜合金。分为普通白铜和特殊白铜

普通白铜是Cu-Ni二元合金，具有较高的耐蚀性和抗腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。

普通白铜牌号： B+镍的平均百分含量，如B5

特殊白铜是在普通白铜基础上添加Zn、Mn、Al等元素形成的，分别称

锌白铜、锰白铜、铝白铜等。

特殊黄铜的耐蚀性、强度和塑性高，成本低。

1.5.3 钛及钛合金

（一）工业纯钛

纯钛密度小，熔点高。比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性好，

882.5℃发生同素异构转变-Ti?-Ti，有体心立方-Ti转变为密排立方-Ti。

纯钛主要用于350℃以下工作、强度要求不高的零件，如石油化工用热交换器、反应器、海水净化装置及舰船零部件。

（二）、钛合金

纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都含有铝，铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度。

按退火组织，钛合金可分为型钛合金、型钛合金和+型钛合金三类，它们的牌号分别用TA、TB、TC加顺序号表示 。如TA5、TB2、TC4等。其中TA0~TA3为工业纯钛。

1. 型钛合金

主加元素为铝，还有锡、硼等。不能热处理强化，通常在退火状态下使用,组织为单相固溶体. 强度低于另两类钛合金，但高温强度、低温韧性及耐蚀性优越。

2. 型钛合金

加入的合金元素有钼、铬、钒、铝等。经淬火加时效处理后，组织为相基体上分布着细小的相粒子。这类合金强度高，但冶炼工艺复杂，难于焊接,应用受到限制。

3.+型钛合金

加入的合金元素有铝、钒、钼、铬等，可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的热强性、耐蚀性和低温韧性。

第二章有色金属铸造方法及相关知识

2.1 铝合金成型

铝合金成型方法有压力加工、铸造成型。

2.1.1压力加工

定义：

压力加工利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为金属压力加工，又称金属塑性加工。

压力加工分类：

1、轧制：金属坯料在两个回转轧辊的缝隙中受压变形以获得各种产

品加工方法。靠摩擦力，坯料连续通过轧辊间隙而受压变

形。

2、锻造：在锻压设备及工(模)具的作用下，使坯料或铸锭产生塑性

变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方

法。

3、挤压：金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形加工方法。

4、拉拔：将金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。

5、冲压：金属板料在冲模之间受压产生分离或成形。

6、旋压：在坯料随模具旋转或旋压工具绕坯料旋转中，旋压工具与

坯料相对进给，从而使坯料受压并产生连续、逐点的变形。压力加工特点：

1 优点：

（1）结构致密，组织改善，性能提高，强、硬、韧度俱高。

（2）少、无切削加工，材料利用率高。由于提高了金属的力学性能，在同样受理和工作条件下，可以缩小零件的截面尺寸，减

轻重量，延长使用寿命。

（3）可以获得合理的流线分布（金属塑变是固体体积转移过程）。（4）生产效率高。多数压力加工方法，特别是轧制、挤压、，金属连续变形，且变形速度很高，所以生产率高。

2 缺点：

（1）一般工艺表面质量差（氧化）。

（2）不能成型形状复杂件（相对）。

（3）设备庞大、价格昂贵。

（4）劳动条件差（强度大、噪音大）。

2.1.2 铸造成型

定义：

熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定

形状、尺寸、成分、组织和性能铸件的成形方法。

铸造的分类：

1、普通砂型铸造，又称砂铸，翻砂，包括湿砂型、干砂型和化学硬

化砂型3类。

2、特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料

的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造，消失模铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。

3、砂型铸造的方法又可分为：湿型砂机器造型方法、自硬树脂砂造

型制芯、水玻璃砂造型制芯、干型和表干型、实型铸造、负压造型、手工造型。

4、砂芯的制造方法是根据砂芯尺寸、形状、生产批量及具体生产条

件进行选择的。在生产中，从总体上可分为手工制芯和机器制

芯。

铸造铝合金特点：

铸造铝合金（ZL）按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。

　为了获得各种形状与规格的优质精密铸件，用于铸造的铝合金一般具有以下特性。

（1）有填充狭槽窄缝部分的良好流动性

（2）有比一般金属低的熔点，但能满足极大部分情况的要求

（3）导热性能好，熔融铝的热量能快速向铸模传递，铸造周期较短（4）熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制

（5）铝合金铸造时，没有热脆开裂和撕裂的倾向

（6）化学稳定性好，抗蚀性能强

（7）不易产生表面缺陷，铸件表面有良好的表面光洁度和光泽，而且易于进行表面处理

（8）铸造铝合金的加工性能好，可用压模、硬模、生砂和干砂模、熔模石膏型铸造模进行铸造生产，也可用真空铸造、低压和高

压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形，生产

不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。

铸造铝合金在轿车上是得到了广泛应用，如发动机的缸盖、

进气歧管、活塞、轮毂、转向助力器壳体等。

第三章有色金属热处理及其相关知识

3.1有色金属强化途径

冷变形强化、固溶强化、沉淀硬化、过剩相强化、细化组织强化、纤维增强复合强化。

1. 冷变形强化

冷变形也称作冷作硬化。金属材料在再结晶温度以下的变形称为

冷变形。

冷变形强化是金属材料常用的强化方式之一，适用于工业纯材，固溶体型合金及热处理不强化的多相合金。

金属材料发生冷变形强化的原因是：冷变形时金属内部位错密度增大，而且位错互相缠结，形成胞状结构，阻碍位错运动，使不能

移动的位错数量剧增，以致需要更大的力才能使位错克服障碍而运

动。变形程度越大，上述情况越严重，则材料的变形抗力越大，强

度越高。

2．固溶强化

融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。

溶质原子的选择：

采用固溶强化合金时，应挑选强化效果高的合金元素。但更重要的是选择在基体金属中固溶度大的合金元素，因为固溶体强化效果随被固溶的元素百分含量增大而增加。

例如：Cu，Mg是Al合金的主要合金元素；

Al，Zn是Mg合金的主要合金元素；

Z n，Al，Sn是Cu合金的主要合金元素。

3．沉淀强化

在固溶度随温度降低而减小的合金系中，当合金元素含量超过一定限度后，淬火可获得过饱和固溶体。在较低温度加热（时效），过饱和固溶体发生分解，析出弥散相，引起合金的强化，称为沉淀强化。

4．过剩相强化

过量的合金元素加入到基体金属中，一部分溶入固溶体，超过极限溶解度的部分则不能溶入，形成过剩第二相，简称过剩相。

5．组织细化强化

组织细化，对单相合金说是指晶粒细化，对多相合金说是指基体相晶粒的细化及过剩相的细化。细化组织可以提高材料在室温下的强度和塑性，是金属材料常用的强韧化方法之一。

铸造合金的组织细化可采用变质处理，即浇注前在合金溶液中加入被称为变质剂的元素或化合物，使金属溶液的结晶过程受到影响，结晶为细密组织

（1）加入适当难熔质点作为非自发晶核。晶核数目大量增加，结晶晶粒细小；

（2）在金属熔液中加入微量、易熔表面活性物质，吸附在所形成的微小晶体表面，把晶体与熔液隔开，阻碍晶体长大。

（3）加入微量的、对初生晶体有化学作用从而改变其结晶性能的物质，可以使初生晶体的形状改变。

6．纤维增强复合强化

用高强度纤维同适当基体材料相结合，以强化基体材料的方法，称为纤维增强复合材料。

增强纤维有碳纤维、难熔化合物纤维（Al2O3，SiC，BN，TiB2等）和难熔金属纤维（钨、钼等）。

金属基体材料主要有铝、钛、镍、镁等。

金属基复合材料的强化机理与固溶强化、弥散强化等不同。主要不是靠阻碍位错运动，而是靠纤维与基体之间良好的结合强度。由于基体材料的良好塑性和韧性，纤维高的强度，使整个材料具有很高的抗拉强度以及优异的韧性。

3.2 有色金属的热处理

热处理在金属材料及其制品的生产过程中的主要作用：

1．改善工艺性能，保证下一道工序的顺利进行。例如均匀化退火可以改善热加工性能，中间退火可以改善冷加工性能。

2．提高使用性能，充分发挥材料的潜力。例如航空工业中广泛应用的LY12硬铝，经过淬火和时效处理后，抗拉强度可以从196MPa提高至392-490MPa。

热处理过程：加热---保温---降温冷却。

3.2.1 有色金属及其合金最常用的热处理方法

热处理方法包括：退火、固溶处理（淬火）、时效、变形热处理、化学热处理。

1. 退火

在金属材料的半成品或者制成品中常常存在有残余应力、成分不均匀、组织不稳定等缺陷，严重影响合金的工艺性能和使用性能，例如塑性低、耐蚀性差、力学性能差等。要消除或者减少这些缺陷，则需要进行退火。

退火：加热到适当温度-----保温一定时间-----缓慢速度冷却

退火包括：去应力退火、再结晶退火、均匀化退火

温度

时间

再结晶温度

Tm(合金溶点)

(去应力退火)

(再结晶退火)

(均匀化退火)

去应力退火：

铸件、焊接件、切削加工件、塑性变形件的内部往往存在很大的残余应力，使合金的应力腐蚀倾向大大增加，组织及力学性能稳定性显著降低。因此，必须进行退火。

去应力退火是把合金加热到一个较低温度（低于材料再结晶开始温度），保持一定时间，以缓慢的速度冷却的热处理工艺。

再结晶退火:

把工件加热到再结晶温度以上，保持一定时间，然后缓慢冷却的工艺。

再结晶退火的目的：细化晶粒，充分消除内应力，降低合金的强度和硬度，提高塑性。

再结晶过程是一个形核和晶核长大（聚集再结晶）的过程。为了获得细小的晶粒组织，必须正确控制加热温度、保温时间和冷却速度三个因素。对同一合金而言，加热温度越高，保温时间就要越短。否则将很快进入再结晶晶核长大阶段；加热温度越低，保温时间就要越长。否则再结晶过程不充分，达不到再结晶退火的目的。

根据现有工业有色金属合金再结晶退火温度统计表明，最佳再结晶退火温度为：0.7-0.8Tm（Tm为合金熔点的绝对温度）。

均匀化退火:

浇注铸件和铸锭时，由于冷速过快，会使结晶在不平衡状态下进行。常常出现偏析、不平衡共晶体、第二相晶粒粗大以及硬脆相沿晶界分布等缺陷，使合金的强度、硬度及抗腐蚀性严重降低。为消除此类缺陷，必须进行均匀化退火。即将合金加热到接近熔点的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却。

有色金属合金的均匀化温度一般为0.95Tm。(Tm为合金熔点的绝对温度)。

2．固溶处理（淬火）

对第二相在基体相中的固溶度随温度降低而显著减小的合金，可将它们加热至第二相能全部或最大限度地溶入固溶体的温度，保持一定时间后，以快于第二相自固溶体中析出的速度冷却（淬火），即可获得过饱和固溶体。这种获得过饱和固溶体的热处理过程称为固溶处理或淬火。

固溶处理是有色金属合金强化热处理的第一个步骤。固溶处理后，一般随即进行第二个步骤------时效，合金即可得到显著强化。

有色金属合金固溶处理后，塑性和耐蚀性一般都显著提高，强度变化则不一样，大多数有所增加，但也有降低的。

有色金属合金淬火的目的是把合金在高温的固溶体组织固定到室温，获得过饱和固溶体，以便在随后的时效中使合金强化。

钢淬火的目的一般是为了得到马氏体，使合金大大强化，随后回火，根据需要调整其性能。

影响固溶处理的主要因素：加热温度、保温时间和冷却速度。加热温度一般又称为淬火温度。淬火温度越高，保温时间越长，则强化相溶解越充分，合金元素在晶格中的分布越均匀，同时晶格中的空位浓度增加也越多。以上这些因素的结合，可以很好的促进时效效果的提高。

加热温度：最佳的温度是能够保证最大数量的强化相溶入基体，但又不引起过烧及晶粒长大温度；

保温时间：要保证能溶入固溶体的强化相充分溶入，以得到最大的过饱和度。因此成分复杂、强化相粗大的铸态合金的保温时

间比较长，但时间过长会引起晶粒长大；

冷却速度：不足够快时，固溶体空位浓度会减少，从而降低时效

效果。淬火冷速小于过饱和固溶体分解的临界冷速

时，不仅空位浓度更多的减小，而且固溶体还会发生

不同程度的分解，使时效效果降低更多。冷速过快，

又会产生强大内应力，使塑性较低的合金发生开裂，

形成废品。

淬火介质：根据合金性质，选择水、热水或者油。

3.时效

有色金属淬火后形成不稳定组织（亚稳定组织）。这种组织为了向稳定组织发展而进行固溶体分解和析出过剩溶质原子。在室温下进行的过饱和固溶体的分解称为自然时效。但对多数合金来讲，自然时效过程非常缓慢。为了提高固溶体的分解速度，将合金加热到一定温度（远低于淬火温度），使固溶体分解加速。这种过程称为人工时效。

对于同一成分的合金来讲，影响时效效果的主要工艺因素有时效温度和时间、淬火加热温度和冷却速度以及时效前的塑性变形等。4．变形热处理

变形热处理是将塑性变形和热作用结合起来的热处理方式。是将塑性变形同热处理有机结合在一起，获得形变强化和相变强化综合效果的工艺方法。

5．化学热处理

化学热处理是将热处理作用和化学作用有机地结合在一起的一种热处理方法。由于热作用和化学作用同时发生，使某些元素（金属或非金属）渗入合金中，就是说化学热处理不仅改变金属材料的组织，而且还改变其化学成分（一般是表面成分）。

化学热处理主要目的是改善材料的表面性能（例如提高材料的表面硬度，耐磨性和耐蚀性等）。